зяйственных культур довольно легкая, и другие моменты, когда идентификация тех же самых видов крайне трудна. Например, морфология кукурузы и сон абсолютно различна и они отличаются по внешнему виду, поля же этих культур спектрально довольно одинаковы в отдельные моменты времени, но значительно отличаются в другие. Таким образом, есть несколько недель в начале вегетационного периода, когда трудно правильно разделить эти сельскохозяйственные культуры с помощью аэрофотоснимков очень мелкого масштаба или сканерных данных на основе одних спектральных различий. Позднее, когда эти культуры зацветут или появятся другие спектральные различия, связанные с их созреванием, эти два вида можно легко разделить. Знание таких сезонных изменений и спектральных характеристик, зависящих от них, становится очень важным для специалистов, работающих с данными дистанционного зондирования. Необходимо знать не только сезонные изменения отдельных видов исследуемых сельскохозяйственных культур, но также других культур, которые можно спутать с исследуемыми видами.

В приведенном выше объяснении указывается, что правильная интерпретация данных дистанционного зондирования требует глубокого понимания временных и пространственных характеристик типов растительного покрова и соответствующих изменений спектральных характеристик. Ниже дано краткое описание некоторых факторов, вызывающих изменения спектральных характеристик типов растительного покрова. Особое значение придается сельскохозяйственным культурам.

1. Различия в степени покрытия земли (обусловленные агротехникой). Что касается сельскохозяйственных культур, то различия в количестве удобрений (особенно при низких уровнях плодородия), сроках и методах сева обусловливают различия геометрии посадки сельскохозяйственных культур (например, различия ширины ряда), которые могут служить причиной значительных различий степени покрытия земли.

2. Изменения степени покрытия земли (вызываемые естественными причинами). В пространственном отношении такие изменения могут быть вызваны различиями типов почв, содержанием влаги в почве, а также неодновременным прорастанием, болезнями или наличием насекомых, что приводит к маленьким низкорослым растениям. Во временном отношении, конечно, данные, собранные в одной и той же области в различные моменты времени в течение вегетационного периода, обычно содержат различия в степени покрытия земли, особенно в самом его начале. Степень покрытия земли или плотность лесов и степей значительно различается по тем же причинам, что и сельскохозяйственные культуры, за исключением различий в сроках сева.

3. Изменения в степени зрелости. Такие изменения сельскохозяйственных культур могут вызываться различиями сортов растений, сроков сева, типов почв, влажности почв, а также 274

обычными сезонными изменениями. В лесных и степных областях причинами таких изменений часто являются тип почвы, ее влажность, а также микроклимат и обычные сезонные изменения.

4. Заболевания, недостаток влаги и зараженность насекомыми также могут быть причиной изменений характеристик отражения и излучения растительности. Такие состояния стресса могут вызывать различные изменения степени покрытия земли и

Рис. V.31. Различия в изображении покрытия земли, обусловленные типами почв и их влажностью (а). Такие различия могут вызвать трудности при дешифрировании сплошного поля (идентифицируется как поле сои), но эти различия могут быть весьма полезны для более точного прогноза урожая и при картографировании почв; та же самая область, но участок земли обнажен во время сева (б). Снимок сделан на девять, недель раньше снимка (а). Вместе эти снимки хорошо иллюстрируют влияние почвы на рост растительности

геометрии посадки растений и тем самым указывают на изменения отражения и излучения самой растительностью.

5. Геометрическая конфигурация покрытия земли. Значительная спектральная изменчивость сельскохозяйственных культур может быть вызвана полеганием растений, а также различиями морфологии растений и даже направлением рядов посадки. В лесных областях густота посадки и размер деревьев могут быть причиной значительных различий спектральных характеристик, на последние также влияют крутизна и экспозиция склона.

6. Факторы окружающей среды. Атмосферные условия, ветер, угол отражения относительно угла Солнца и условия влажности почвы (которые зависят от количества выпавших ранее 18* 275

атмосферных осадков), а также погодные условия и промежуток времени с момента выпадения последних атмосферных осадков-некоторые из возможных причин спектральных изменений.

На рис. V.31-V.38 (рис. V.33-V.38 между с. 32 и 33) приведены некоторые примеры изменений спектральныгхарак-теристик. Совершенно очевидно, что эти изменения могут вызы-

вать трудности при анализе данных дистанционного зондирования, если целью является идентификация исследуемых видов. Однако необходим,© признать, что во многих случаях важны именно внутривидовые изменения спектральных характеристик, например, идентификация здоровой и больной или пораженной насекомыми растительности или различия в густоте посадки сельскохозяйственных культур, которые можно связать с различиями в урожае. Поэтому следует подчеркнуть, что эффективное понимание естественной сцены необходимо не только для минимизации нежелательных спектральных изменений (при идентификации и картографировании различных видов), но также для максимизации спектральных различий, которые могут существовать внутри видов, когда требуется информация о густоте посадки и/или состоянии различных видов.

При рассмотрении сезонных изменений сельскохозяйственных культур и изменений степени их зрелости часто сталкиваются с проблемой определений. Предположим, мы заинтересованы в использовании дистанционного зондирования для картографирования земельных участков, занимаемых соей, в штате Иллинойс. На какой стадии развития Вы определите данное сельскохозяйственное поле как поле «сои»? Назовете ли Вы поле X полем «сои» после ее посева? Или после появления всходов? Или когда высота растений будет 4 дюйма? ТО дюймов? Или только тогда, когда соя будет занимать 25% площади соевого поля? Или 50%? Работа с многоспектральными сканерными данными, полученными с высоты полета самолета, показала, например,

0,Ц-0,7 МКМ

0,7-0 МКМ

Рис. V.32. Различия отражательной способности, обусловленные степенью зрелости пшеницы [44]. В этом случае основная причина- различие сортов. Такое спектральное различие имеет место только в относительно короткий период в квнце вегетации